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SLAM이란 무엇인가?
주변 세계를 디지털화하는 데 관심이 있는 모든 분들에게 SLAM은 혁신적인 기술이었습니다. 그렇다면 이 기술이 정확히 무엇이며, 어떻게 작동하고, 여러분에게 적합한 SLAM은 무엇일까요?
SLAM 혁명
1980년대 후반 상업적으로 실용화된 GPS 시스템이 도입되면서 Lidar 데이터는 정확한 지리공간 측정을 제공하는 유용한 도구가 되었습니다. 그 이후로 연구와 개발을 통해 Lidar 기술은 빠르게 발전하고 개선되었습니다.
SLAM이란?
SLAM은 Simultaneous Localisation and Mapping(동시적 위치추정 및 지도작성,
Synchronised Localisation and Mapping이라고도 함)의 약자입니다. 이는 해당 영역 내에서
장치의 위치를 추적하면서 동시에 영역을 매핑하는 프로세스입니다. 이것이 모바일 매핑을 가능하게 하여 훨씬 짧은 시간 내에
넓은 영역을 디지털화할 수 있게 합니다. SLAM 시스템은 데이터 수집을 단순화하여 실내외 환경을 스캔할 수 있는 경로를
제공합니다.
미지의 환경을 매핑하는 복잡한 알고리즘
SLAM 소프트웨어를 사용하면 장치가 SLAM 알고리즘을 통해 동시에 위치를 파악(지도에서 자신의 위치 확인)하고 매핑(해당 위치의 가상 지도 생성)할 수 있습니다.
관성측정장치(IMU)를 이용한 기본 위치 데이터
이 센서 데이터를 사용하여 장치는 자신의 위치에 대한 '최적 추정값'을 계산합니다. 새로운 위치 정보 수집은 몇 초마다
발생하며, 특징들이 정렬되고 추정값이 개선됩니다.
다양한 유형의 알고리즘과 SLAM 접근 방식이 있습니다
- Graph SLAM
- EFK SLAM
- Fast SLAM
- Topological SLAM
- Visual SLAM
- 2D Lidar SLAM
- 3D Lidar SLAM
- ORB SLAM
모바일 매핑 장치는 Visual SLAM과 Lidar SLAM을 사용하여 포인트 클라우드를 생성합니다.
Visual SLAM이란?
Visual SLAM은 카메라의 시각적 입력만을 사용하여 환경을 동시에 매핑하면서 주변 환경에 대한 장치의 위치와 방향을
계산합니다.
특징 기반 Visual SLAM은 일반적으로 연속적인 카메라 프레임을 통해 관심 지점을 추적하여
카메라의 3D 위치를 삼각측량합니다. 이 정보로 3D 지도를 구축합니다.
Lidar SLAM이란?
Lidar 기반 SLAM 시스템은 레이저 센서를 사용하여 환경의 3D 지도를 생성합니다. Lidar(Light Detection and Ranging, 빛 탐지 및 거리 측정)는 빛 펄스를 보내고 물체에서 반사되어 센서로 돌아오는 시간인 ToF(Time of Flight)를 기록하여 물체까지의 거리를 측정합니다.
Lidar는 빠르고 정확하며 다양한 환경과 조건에 이상적입니다. 이 방법으로 생성된 레이저 센서 포인트 클라우드는 매우 정확하며 여러 산업에 이상적입니다.
매핑의 변화
지리공간 데이터 수집에 관련된 모든 사람들에게 SLAM은 그 다양성으로 인해 중요한 혁신입니다. 이는 접근하기 어려운 영역의
빈틈을 채워주며 지상 레이저 스캐닝과 같은 다른 형태의 3D Lidar 데이터 캡처를 보완합니다.
어디든 가는
매핑 - 환경을 걸어 다니며 이동하면서 디지털 지도를 만들 수 있습니다.
나에게 맞는 SLAM은?
예를 들어, 매우 정확한 3D 지도를 빠르게 만들고 싶다면 Lidar SLAM으로 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 하지만 컴퓨터 비전(증강 현실)을 위한 SLAM을 원한다면 Visual SLAM이 더 나은 선택입니다.
고려해야 할 다섯 가지 영역:
- 속도와 정확도
- 품질 왜곡
- 유연성과 배치
- 실시간 데이터 캡처
- 다양한 환경에서의 사용
SLAM의 지속적인 개선
반복적인 복도, 매끄러운 측면의 터널, 움직이는 사람들이 있는 공간과 같이 스캔하기 어려운 환경에서 SLAM 기술을 테스트하면 한계를 개선하고 다듬고 확장하는 데 도움이 됩니다. 그 결과 지속적으로 개선되는 SLAM 알고리즘이 탄생했으며, 이제는 실내에서와 마찬가지로 실외 개방 환경에서도 똑같이 잘 작동할 정도로 강력해졌습니다.
SLAM 사용의 장점은?
SLAM 기반 시스템은 본질적으로 이동성이 뛰어납니다 - 이동 중에 사용할 때 가장 좋습니다. SLAM 모바일 매핑 시스템을
사용하면 환경을 걸어 다니며 이동하면서 디지털 지도를 만들 수 있어 시간을 절약하고 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.
SLAM 기반 모바일 매핑 시스템은 데이터 수집 속도가 10배 빠릅니다.
GPS 음영 지역에서의 SLAM
GPS는 기능하려면 최소 3개의 위성에 대한 가시선이 필요하므로 지하나 실내에서는 작동하지 않습니다. 또한 나무 캐노피가 하늘에 대한 가시선을 차단하는 울창한 숲과 같은 환경은 매핑하기 어려우며, 도시 협곡이나 고층 건물도 건물 밀집 지역에서 신호를 차단합니다. SLAM 기술은 GPS를 완전히 배제함으로써 이러한 장애물을 극복합니다.
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